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Verfahren zur Erzielung eines ruckfreien Anfahrens bei Antrieben mit mechanischer Haltebremse und Anordnung zur Durchführung des Verfahrens
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Erzielung eines ruckfreien Anfahrens bei elektrischen Antrieben mit mechanischer Haltebremse, sowie auf eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens.
Bei vielen elektrischen Antrieben, insbesondere solchen für Fahrzeuge und Hebezeuge tritt von der Lastseite her auch im Stillstand ein Drehmoment auf die Antriebsmaschine auf, welches durch eine mechanische Haltebremse aufgenommen wird. Wenn bei solchen Antrieben beim Anfahren die mechanische Bremse gelüftet wird, kann bis zur Einstellung des richtigen Drehmoments des Antriebsmotors die Last je nach Last-und Bewegungsrichtung etwas voraus-oder zurücksanken. Bei durch einen Führer bedienten Antrieben kann dieses Durchsacken vom Führer durch geschickte Bedienung der Bremse und der Antriebs-
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fahren ruckartig, was nachteilig empfunden wird. Zweck der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren vorzuschlagen, bei welchem der erwähnte Nachteil vermieden wird.
Das erfindungsgemässe Verfahren zur Erzielung eines ruckfreien Anfahrens bei Antrieben mit mechanischer Haltebremse ist dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Lüften der mechanischen Bremse, dieselbe durch ein vom Antriebsmotor ausgeübtes Drehmoment entlastet wird. Dabei wird die Grösse des vom Antriebsmotor auszuübenden Drehmomentes dem von der mechanischen Bremse aufgenommenen Drehmoment entsprechend bestimmt. Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird das von der mechanischen Haltebremse aufgenommene Drehmoment vor dem Anfahren nach Betrag und Richtung gemessen, in eine elektrische Grösse umgewandelt und auf die Speisequelle des Antriebsmotors zur Einwirkung gebracht, so dass der Antriebsmotor ein Drehmoment zur Entlastung der Bremse entwickelt. welche Bremse anschliessend gelüftet und der Beschleunigungsvorgang eingeleitet wird.
Die Anordnung zur Durchführung des Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass dieselbe ein mit der mechanischen Haltebremse und mit mindestens einem Verstärker in Wirkungsverbindung stehendesKraft- bzw. Drehmoment-Messgerät aufweist, welches das von der mechanischen Haltebremse aufgenommene Drehmoment in eine elektrische Grösse umwandelt, mit welcher die Speisequelle des Hubmotors über den Verstärker gesteuert wird.
In den beiliegenden Zeichnungen sind zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt, u. zw. zeigen :
Fig. l eine Ausführung der Anordnung für einen Antrieb für Aufzüge mit Ward-Leonard-Schaltung mit Messung des Drehmomentes an der mechanischen Haltebremse und Fig. 2 eine Variante mit Messung des Drehmomentes an der Welle.
In der Fig. l ist mit 1 eine Treibscheibe bezeichnet, auf welcher Tragseile 2 in bekannter Weise durch Friktion mitgenommen werden. Das eine Ende des Tragseiles 2 trägt eine nicht gezeichnete Aufzugskabine und andernends ist in bekannter Weise ein Gegengewicht angeordnet. Als Antriebsmotor dient ein fremderregter Gleichstrommotor 3 mit einem Rotor 3. 1 und einer konstant erregten Feldwicklung 3. 2.
Mit 4 ist die auf der gleichen Welle wie die Treibscheibe 1 sitzende Bremsscheibe bezeichnet. Auf die
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Bremsscheibe 4 wirkt eine Backenbremse 5, welche während der Fahrt des Aufzuges durch einen nicht dargestellten Bremslüfter gelüftet wird. Die Hebel 5'der Bremse 5 sind im Gegensatz zu den bekannten Ausführungen in einem Balken 6 gelagert, welcher einen Arm 7 trägt. Der Balken 6 ist an beiden Enden mit Rollen 8 ausgerüstet, welche in kreisbogenförmigen Kulissen 9 geführt sind und so eine Verschwenkung der ganzen Bremse um das Zentrum der Bremsscheibe 4 erlauben.
Das auf die Bremse 5 wirkende Drehmoment wird durch ein Kraft-Messgerät 10 gemessen, welches bei 11 ortsfest aber schwenkbar gelagert und an den Arm 7 angeschlossen ist. In dieser Weise wird das Kraft- Messgerät 10 je nach der Richtung des Drehmomentes auf Zug oder Druck beansprucht. Es kann sich um ein Gerät bekannter Bauart handeln, bei dem die Kraft eine elastische Verformung eines Messkörpers bewirkt, und welche Verformung durch Widerstands-, Kapazitäts-oder Induktivitätsänderung als elektrische Grösse erscheint. Wesentlich ist nur, dass die gemessene Kraft bzw. das Drehmoment nach Betrag und Richtung elektrisch angezeigt wird. Es ist ferner vorausgesetzt, dass das Gerät mit Hilfe einer bekannten Brückenschaltung die gemessene Kraft als Spannung bzw. Stromsignal darstellt, welches einem Vorverstärker 12 zugeführt wird.
Im Vorverstärker 12 wird das erhaltene Signal verstärkt. Der Vorverstärker 12 steuert einen Leistungsverstärker 13 und dieser speist über einen Schalter 15 die Feldwicklung 14. 2 eines Generators 14, dessen Rotor 14. 1 mit dem Roter 3. 1 des Antriebsmotors zur bekannten Ward-Leonard-Schaltung verbunden ist. Ferner ist zwischen dem Kraftmessgerät 10 und Vorverstärker 12 ein Umschalter 16 vorgesehen, durch welchen nach dem Anfahren die Regelabweichung der Geschwindigkeitsregelung für die Fahrt des Aufzuges auf den Vorverstärker 12 gegeben werden kann.
Die beschriebene Anordnung arbeitet wie folgt :
Es sei angenommen, dass die Last in der Aufzugskabine auf die Bremse 5 ein Drehmoment im Uhrzei-
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wird, wird die Feldwicklung 3.2 des Gleichstrommotors 3 erregt und der Schalter 15 geschlossen. Das vom Kraft-Messgerät 10 abgegebene Signal bewirkt über den Vorverstärker 12 und den Leistungsverstärker 13 eine Erregung der Feldwicklung 14. 2 des Generators in dem Sinne, dass im Rotorkreis 14. 1 - 3. 1 ein Leonardstrom solcher Richtung fliesst, dass der Motor 3 ein Drehmoment im Gegenuhrzeigersinn entwickelt.
Dadurch wird die Bremse 5 vom Drehmoment der Last entlastet. Die ganze Anordnung bildet einen geschlossenen Regelkreis. Auf der Bremse 5 bleibt nur noch ein verschwindend kleines Restmoro. ent, - die statische Regelabweichung - das erforderlich ist, um den Strom im Rotorkreis aufrecht zu halten. Der Motor 3 hat jetzt also das Drehmoment von der Bremse übernommen, so dass beim anschliessenden Lüften der mechanischen Haltebremse kein Ruck auftritt. Nach dem Lüften der Bremse wird das Kraft-Messgerät 10 durch den Umschalter 16 vom Vorverstärker 12 getrennt. Während der Fahrt können der Vorverstärker 12 und der Leistungsverstärker 13 zweckmässigerweise zur Regelung der Fahrgeschwindigkeit herangezogen werden. Dabei würde dem Eingang des Vorverstärkers 12 über den Umschalter 16 die Differenz der Sollund Istwerte der Geschwindigkeit zugeführt.
Eine zweite Ausführungsform der Erfindung ist in der Fig. 2 dargestellt. Hier findet ein Drehmomentmesser 17 bekannter Bauart Anwendung, der zwischen der Treibscheibe 1 und der Bremsscheibe 4 von der Welle getragen ist. Das nach Betrag und Richtung dem Drehmoment entsprechende Signal wird von den Schleifringen 17. 1 durch Bürsten 18 abgenommen und dem Vorverstärker 12 zugeführt.
Die Anordnung nach Fig. 2 arbeitet im übrigen genau gleich wie die Anordnung nach Fig. 1.
Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die dargestellten Ausführungsformen. An Stelle der angedeu-
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bzw. Drehmoment-Messgeräte könnenkreis, die stufenweise kurzgeschlossen werden, in Anwendung kommen. Diese Ausführung wird z. B. verwendet, wenn es sich um ein Traktionsfahrzeug handelt, das von einer Stromquelle konstanter Spannung gespeist wird.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Erzielen eines ruckfreien Anfahrens bei Antrieben mit mechanischer Haltebremse, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Lüften der mechanischen Bremse dieselbe durch ein vom Antriebsmotor ausgeübtes Drehmoment entlastet wird.
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Process for achieving a smooth start-up for drives with mechanical holding brake and arrangement for carrying out the process
The present invention relates to a method for achieving a smooth start-up in electrical drives with a mechanical holding brake, and to an arrangement for carrying out the method.
With many electric drives, especially those for vehicles and hoists, a torque occurs on the drive machine from the load side even when the drive is at a standstill, which is absorbed by a mechanical holding brake. If the mechanical brake is released in such drives when starting up, the load can decrease slightly forwards or backwards, depending on the direction of load and movement, until the correct torque of the drive motor is set. In the case of drives operated by a driver, this sagging can be prevented by the driver by skillfully operating the brake and the drive
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drive jerkily, which is felt to be disadvantageous. The purpose of the present invention is to propose a method in which the aforementioned disadvantage is avoided.
The method according to the invention for achieving jerk-free starting in drives with a mechanical holding brake is characterized in that, before the mechanical brake is released, the same is relieved by a torque exerted by the drive motor. The size of the torque to be exerted by the drive motor is determined according to the torque absorbed by the mechanical brake. According to a preferred embodiment of the method, the torque absorbed by the mechanical holding brake is measured in magnitude and direction before starting, converted into an electrical quantity and applied to the supply source of the drive motor so that the drive motor develops a torque to relieve the brake. which brake is then released and the acceleration process initiated.
The arrangement for carrying out the method is characterized in that it has a force or torque measuring device which is functionally connected to the mechanical holding brake and at least one amplifier and which converts the torque recorded by the mechanical holding brake into an electrical quantity with which the feed source of the lifting motor is controlled via the amplifier.
In the accompanying drawings, two embodiments of the subject invention are shown, u. show between:
1 shows an embodiment of the arrangement for a drive for elevators with a Ward-Leonard circuit with measurement of the torque on the mechanical holding brake, and FIG. 2 shows a variant with measurement of the torque on the shaft.
In FIG. 1, 1 denotes a traction sheave on which suspension cables 2 are carried along in a known manner by friction. One end of the suspension cable 2 carries an elevator car (not shown) and a counterweight is arranged on the other end in a known manner. A separately excited direct current motor 3 with a rotor 3. 1 and a constantly excited field winding 3. 2 is used as the drive motor.
With 4 seated on the same shaft as the traction sheave 1 brake disc is referred to. On the
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Brake disk 4 is acted on by a shoe brake 5 which is ventilated by a brake fan (not shown) while the elevator is moving. In contrast to the known designs, the levers 5 ′ of the brake 5 are mounted in a beam 6 which carries an arm 7. The bar 6 is equipped at both ends with rollers 8, which are guided in circular-arc-shaped scenes 9 and thus allow the entire brake to pivot about the center of the brake disk 4.
The torque acting on the brake 5 is measured by a force measuring device 10, which is mounted in a stationary but pivotable manner at 11 and is connected to the arm 7. In this way, the force measuring device 10 is subjected to tension or compression, depending on the direction of the torque. It can be a device of known type in which the force causes an elastic deformation of a measuring body, and which deformation appears as an electrical quantity due to a change in resistance, capacitance or inductance. It is only essential that the measured force or torque is indicated electrically according to its magnitude and direction. It is also assumed that the device uses a known bridge circuit to display the measured force as a voltage or current signal which is fed to a preamplifier 12.
The signal obtained is amplified in the preamplifier 12. The preamplifier 12 controls a power amplifier 13 and this feeds the field winding 14.2 of a generator 14 via a switch 15, the rotor 14.1 of which is connected to the red 3. 1 of the drive motor to the known Ward-Leonard circuit. Furthermore, a changeover switch 16 is provided between the force measuring device 10 and the preamplifier 12, by means of which the control deviation of the speed control for the travel of the elevator can be given to the preamplifier 12 after starting.
The described arrangement works as follows:
It is assumed that the load in the elevator car on the brake 5 produces a clockwise torque
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is, the field winding 3.2 of the DC motor 3 is excited and the switch 15 is closed. The signal emitted by the force measuring device 10 causes the field winding 14.2 of the generator to be excited via the preamplifier 12 and the power amplifier 13 in the sense that a Leonard current flows in the rotor circuit 14.1-3.1 in such a direction that the motor 3 a counterclockwise torque developed.
As a result, the brake 5 is relieved of the torque of the load. The whole arrangement forms a closed control loop. Only a negligible residual Moro remains on brake 5. ent, - the static control deviation - that is required to maintain the current in the rotor circuit. The motor 3 has now taken over the torque from the brake so that there is no jerk when the mechanical holding brake is subsequently released. After the brake is released, the force measuring device 10 is separated from the preamplifier 12 by the switch 16. While driving, the preamplifier 12 and the power amplifier 13 can usefully be used to control the driving speed. The difference between the setpoint and actual values of the speed would be fed to the input of the preamplifier 12 via the switch 16.
A second embodiment of the invention is shown in FIG. A torque meter 17 of known type is used here, which is carried by the shaft between the drive pulley 1 and the brake disk 4. The signal corresponding to the torque in terms of magnitude and direction is picked up from slip rings 17. 1 by brushes 18 and fed to preamplifier 12.
The arrangement according to FIG. 2 otherwise works exactly the same as the arrangement according to FIG. 1.
The invention is not limited to the illustrated embodiments. Instead of the indicated
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or torque measuring devices can be used that are gradually short-circuited. This execution is z. B. used when it is a traction vehicle that is fed by a power source of constant voltage.
PATENT CLAIMS:
1. A method for achieving a jerk-free start in drives with a mechanical holding brake, characterized in that, before the mechanical brake is released, the same is relieved by a torque exerted by the drive motor.